C++设计模式_04_Strategy 策略模式

news2025/1/12 19:07:43

接上篇，本篇将会介绍C++设计模式中的Strategy 策略模式，和上篇模板方法Template Method一样，仍属于“组件协作”模式，它与Template Method有着异曲同工之妙。

文章目录

1. 动机（ Motivation）
2. 代码演示Strategy 策略模式
- 2.1 传统方法处理
- 2.2 怎么用扩展的方式来支持未来的变化呢？- Strategy 策略模式
- 2.3 两种方法的对比分析
3. 模式定义
4. 结构（ Structure）
5. 要点总结

1. 动机（ Motivation）

在软件构建过程中，某些对象使用的算法可能多种多样，经常改变，如果将这些算法都编码到对象中，将会使对象变得异常复杂；而且有时候支持不使用的算法也是一个性能负担。（结合下面的代码，如果算法只是在中国使用，其他国家的算法就不会被使用到，可能会占用内存资源，因此也就是一种性能负担）
如何在运行时根据需要透明地更改对象的算法？将算法与对象本身解耦，从而避免上述问题？

2. 代码演示Strategy 策略模式

以下是一种税的计算，比如在电子商务系统中常常需要进行订单中税的计算，假如支持跨国结算，就需要考虑不同国家税的计算方法不同。例如以下代码中中国、美国、德国之间的税率相差是很大的（初始是没有法国的），因此在代码中需要支持不同的税的计算方法。

2.1 传统方法处理

最简单的方法就是下面形式，使用枚举类型，if…else，switch…case这样的组合来支持不同的税的计算。这种形式是我们更容易想到的，初看起来也是没有问题的，但是作为面向对象设计，特别是学习过设计模式的，应该有一种思维层次，不要静态的去看一个软件的设计，而是要动态的去看。用简单话来说就是要有时间轴的概念，加上时间轴，也就是考虑问题未来的一些变化的时候，也是上面动机（ Motivation）讲到的，未来会不会有可能支持法国，假设有这个需求的时候，就是以下完整的代码。但是这样的改动就违背了开放封闭原则即对扩展开放，对更改封闭，类模块尽可能用扩展的方式支持未来的变化，而不是修改源代码来支持未来的变化。

enum TaxBase {
	CN_Tax,
	US_Tax,
	DE_Tax,
	FR_Tax       //更改
};

class SalesOrder{
    TaxBase tax;
public:
    double CalculateTax(){
        //...
        
        if (tax == CN_Tax){
            //CN***********
        }
        else if (tax == US_Tax){
            //US***********
        }
        else if (tax == DE_Tax){
            //DE***********
        }
		else if (tax == FR_Tax){  //更改
			//...
		}

        //....
     }
    
};

2.2 怎么用扩展的方式来支持未来的变化呢？- Strategy 策略模式

以下代码不用枚举进行实现，实现了一个TaxStrategy的基类，内部有一个Calculate的纯虚方法，以context作为形参取参数。对于不同的税法，将第一种方法中的一个个的算法，变成了TaxStrategy的子类。

SalesOrder类中放了一个多态指针TaxStrategy* strategy，极特殊的情况下也是可以使用引用的，但是引用还有其他毛病，一般来讲要实现多态就是需要使用指针。
这个指针怎么去创建呢？推荐使用后面会讲到的工厂模式的方式来创建，此处先做简单的了解，它不需要new一个实际对象（硬编码），而是使用外界传来的StrategyFactory调用一个NewStrategy()，可以返回某个国家子类的对象，具体返回哪个是由工厂决定的，不是由真正本身类决定。这个对象是在工厂内部，返回的也是一个堆对象而不是栈对象。
CalculateTax()中就需要构建上下文的参数，调用double val = strategy->Calculate(context); //多态调用，这个地方是典型的多态，可能调用某个国家的税法，依赖于NewStrategy()返回的对象类型。


class TaxStrategy{
public:
    virtual double Calculate(const Context& context)=0;
    virtual ~TaxStrategy(){}
};


class CNTax : public TaxStrategy{
public:
    virtual double Calculate(const Context& context){
        //***********
    }
};

class USTax : public TaxStrategy{
public:
    virtual double Calculate(const Context& context){
        //***********
    }
};

class DETax : public TaxStrategy{
public:
    virtual double Calculate(const Context& context){
        //***********
    }
};



//扩展
//*********************************
class FRTax : public TaxStrategy{
public:
	virtual double Calculate(const Context& context){
		//.........
	}
};


class SalesOrder{
private:
    TaxStrategy* strategy;

public:
    SalesOrder(StrategyFactory* strategyFactory){
        this->strategy = strategyFactory->NewStrategy();
    }
    ~SalesOrder(){
        delete this->strategy;
    }

    public double CalculateTax(){
        //...
        Context context();
        
        double val = 
            strategy->Calculate(context); //多态调用
        //...
    }
    
};